自家製モルフィン：ポピーは必要ありません

自家製のビールや裏庭の蒸留所のファンは、既に砂糖をアルコールに変えるために酵母を使う方法を知っています。

現在、バイオエンジニアは、糖尿病の酵母を抗生物質や抗癌治療薬などの他の薬物やモルヒネを生産する微生物工場に変えるために必要な主要なステップを完了することによって、さらに進歩しています。

過去15年間で、少数の合成生物学研究所が、ポピー植物の複雑なXNUMX段階の化学経路を微生物で複製して、治療薬の生産を可能にするために取り組んできました。

研究チームは、ポピーの薬物経路の異なるセクションを独立して再作成しました E. 大腸菌の または酵母であるが、これまでに欠けていたものは、単一の生物が最初から最後までタスクを実行することを可能にする最終ステップであった。

なんとかチャレンジ

新しい研究がオンラインでジャーナルに掲載されました 自然化学生物学 研究者は、酵母の操作された株で経路の初期段階を複製することで、そのハードルを克服した方法を示しています。 彼らは、チロシン、グルコース誘導体から、レチクリン、ケシ中の化合物を合成することができました。

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「発酵の観点から本当にしたいことは、安価な砂糖源である酵母のグルコースを摂取でき、酵母が標的治療薬を製造するために下流に必要なすべての化学的ステップを実行できるようにすることです」とジョン・デーバーカリフォルニア大学バークレー校の主任研究員であり、バイオエンジニアリングの助教授でもある。

「私たちの研究では、すべてのステップが記述されていますが、今ではそれらをリンクしてプロセスを拡大することになります。 それは些細な挑戦ではありませんが、実行可能です。」

ポピーズパスウェイ

ポピーの植物の経路をとても挑戦的にする性質は、それを研究のための魅力的な標的とするものと同じです。

それは複雑ですが、それは研究者が新しい治療法を構築するための基盤です。 ベンジルイソキノリンアルカロイドまたはBIAは、ケシに見出される高度に生物活性な化合物のクラスであり、そのファミリーには、植物から単離されたいくつかの2,500分子が含まれる。

おそらく、BIA経路における最もよく知られている経路は、オキシコドンとヒドロコドンの前駆体であるコデイン、モルヒネ、テバインなどのアヘン剤につながる経路です。 すべて規制物質です。 しかし、異なる歩道は鎮痙性パパベリンまたは抗生物質前駆体ジヒドロサングナジインにつながる。

バイオサイエンスの博士号を取得したWilliam DeLoache博士は次のように述べています。「植物は成長のサイクルが遅いため、BIA経路から作られた可能性のある化学物質を完全に探索することは困難です。 「BIA経路を微生物に移すことは、創薬のコストを劇的に削減します。 我々は酵母のDNAを簡単に操作し調整し、結果を迅速にテストすることができます。

研究者らは、鮮やかな色素の産生に天然に使用されるビートから酵素を再利用することにより、グルコースから容易に誘導されるアミノ酸であるチロシンをドーパミンに変換する酵母を同調させることができた。

レギュレータ用レッドフラグ

コンコルディア大学の微生物ゲノミクスと工学の教授であるVincent Martinの研究室の助けを借りて、研究者らは酵母のチロシンからレチクリンまでの完全な7酵素経路を再構成することができました。

「そこから、レチクリンからコデインとモルヒネを生成する分子ステップはすでに酵母に記載されているので、レチキュリンへの導入は非常に重要です。 「また、レチクリンはBIA経路の分子拠点です。 そこからは、単に麻薬だけでなく、他の潜在的な薬物へのさまざまな経路を探ることができます。

この発見は、自家製薬が現実になる可能性があるため、規制当局と法執行機関の関係者が注意を払うべきであると警告して、時計を劇的に加速させる。

「砂糖を加えた酵母が確実に制御された物質を生産することができた時代ではなく、2〜3年のタイムラインを見ているようだ」とデューバー氏は語る。 "今、この分野の研究に取り組むための政策について考える時が来ました。 この分野は驚くほど速く動いており、虐待の可能性を軽減するために、私たちは前に出なければなりません」

で解説された 自然 政策分析者はこの新しい技術の緊急規制を求めている。 彼らは、この研究の多くの利点を強調していますが、「酵母菌株へのアクセスと発酵の基本的な技術を持つ個人は、自家製のキットと同等のものを使用して酵母を育てることができる」と指摘しています。

彼らはそのような株の違法輸送を検出して制御することは困難であろうと指摘し、ライセンスを受けた施設にし、許可された研究者に操作された酵母株を制限するお勧めします。

このようなコントロールが役立つ一方で、アヘン産生株の作製に関する知識があれば、基本的な分子生物学で訓練を受けた人は誰でも理論的に構築することができるというさらなる懸念がある」

規制のもう1つの目標は、DNA配列を合成し販売する企業です。 「天然痘のような病原性生物に繋がれた配列の制限はすでに存在している」とDeLoache氏は語る。 「しかし、制御された物質を生産するためのシーケンスも見ていきます。

情報源： カリフォルニア大学バークレー校